Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (6), 672–678
Formation of the metal-oxide nanocomposites during the partial reduction of Nd-Sr nickelates
Sergey A. Malyshev – Department of Chemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University, 119991 Moscow, Russia; Department of Materials Sciences, Shenzhen MSU-BIT University, Shenzhen 518172, China; malyshev12sa@yandex.ru
Oleg A. Shlyakhtin – Department of Chemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University, 119991 Moscow, Russia; oleg@inorg.chem.msu.ru
Grigorii M. Timofeev – Department of Chemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University, 119991 Moscow, Russia; timofeevg@inbox.ru
Galina N. Mazo – Department of Chemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University, 119991 Moscow, Russia; mazo@inorg.chem.msu.ru
Ilya V. Roslyakov – Department of Materials Sciences, M. V. Lomonosov Moscow State University, 119991 Moscow; N. S. Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences, 119991 Moscow, Russia; Ilya.roslyakov@gmail.com
Aleksander V. Vasiliev – Department of Chemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University, 119991 Moscow, Russia; a.vasiliev@inorg.chem.msu.ru
Tatiana B. Shatalova – Department of Chemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University, 119991 Moscow, Russia; shatalovatb@gmail.com
Aleksander L. Kustov – Department of Chemistry, M. V. Lomonosov Moscow State University, 119991 Moscow, Russia; kyst@list.ru
Corresponding author: O. A. Shlyakhtin, oleg@inorg.chem.msu.ru
DOI 10.17586/2220-8054-2023-14-6-672-678
ABSTRACT A thermal reduction of Nd2-xSrxNiO4−δ (x = 0–1.4) solid solutions in an Ar/H2 gas mixture occurs in several separate stages. The initial stages of reduction presumably related to the reduction of Ni3+ to Ni2+ cause only minor changes in the initial K2NiF4 type structure and retain the morphology of the complex oxide particles. Occasionally, this process is accompanied by the appearance of Ni metal nanoparticles at the surface of oxide grains. As-obtained Ni/metal oxide nanocomposites similar to the products of redox exsolution demonstrate noticeable catalytic activity in the reaction of CO2 hydrogenation at T = 350–400 °C.
KEYWORDS nanoparticles, nanocomposites, thermal reduction, redox exsolution, catalysis, CO2 hydrogenation.
ACKNOWLEDGEMENTS This study is supported by the Russian Science Foundation (grant 22-23-00460). The Moscow State University program of development is gratefully acknowledged for the partial support of instrumental studies. SEM images were obtained at the IGIC RAS Joint Research Center for Physical Methods of Research.
FOR CITATION Malyshev S.A., Shlyakhtin O.A., Timofeev G.M., Mazo G.N., Roslyakov I.V., Vasiliev A.V., Shatalova T.B., Kustov A.L. Formation of the metal-oxide nanocomposites during the partial reduction of Nd-Sr nickelates. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (6), 672–678.
[In Russian] С.А. Малышев, О.А. Шляхтин, Г.М. Тимофеев, Г.Н. Мазо, И.В. Росляков, А.В. Васильев, Т.Б. Шаталова, А.Л. Кустов
Образование металл-оксидных нанокомпозитов при частичном восстановлении никелатов неодима-стронция
УДК 54.168:546.74’657:541.128.13
АННОТАЦИЯ Термическое восстановление твердых растворов Nd2-xSrxNiO4−δ (x = 0–1.4) в аргоноводородной смеси протекает в несколько раздельных стадий. Начальные стадии восстановления, по-видимому, связанные с восстановлением Ni3+ до Ni2+ , сопровождаются минимальными изменениями первоначальной структуры типа K2NiF4 при отсутствии изменений морфологии оксидных частиц. Необычным является одновременное появление наночастиц металлического никеля на поверхности оксидных продуктов восстановления. Образующиеся таким образом никель-оксидные нанокомпозиты, сходные с продуктами высокотемпературного частичного восстановления некоторых сложных оксидов (redox exsolution), проявляют значимую каталитическую активность в процессах восстановления CO2 при T = 350-400 °C.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА наночастицы, нанокомпозиты, термическое восстановление, окислительно-восстановительное вытеснение, катализ, восстановление CO2.
